¿Qué es un generador de vórtice?

Para ser más generales, un generador de vórtices es una pequeña placa en ángulo instalada en una superficie exterior de un cuerpo aerodinámico. El ángulo de la placa hace que el aire se arremoline, creando un vórtice detrás de él. Este efecto permite que el flujo de aire permanezca "pegado" a la superficie incluso en puntos donde el flujo sin un vórtice se separaría de la superficie.

Uno de los usos más comunes de los generadores de vórtices es en las alas de los aviones por delante de los alerones. Cuando el ala del avión entra en pérdida , el flujo se separa de las alas. Esto significa que el flujo se separará antes de llegar a los alerones, haciéndolos ineficaces. El uso de generadores de vórtices ayuda a los alerones a proporcionar control incluso si el resto del ala está estancada.

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Por supuesto, estos también agregan resistencia, incluso cuando el ala no se está estancando, por lo que solo se agregan donde es necesario.

También se usan en otros lugares, como el motor, como en el comentario de Farhan arriba , y también en la cola del 737 .

Intentaré explicar el mecanismo físico, agregando información adicional en comparación con las respuestas anteriores.

Como se mencionó anteriormente, el generador de vórtice generalmente toma la forma de una placa. Lo que está haciendo esta placa es generar un pequeño vórtice. Este vórtice es básicamente una región donde el flujo gira alrededor de su eje. Básicamente esta placa extrae energía del flujo generando esta rotación sobre el flujo.

Ok, este flujo rotacional tiene energía y, si está correctamente orientado, interactúa con la capa límite sobre el ala, brindándole más energía. Con esa energía adicional, la capa límite es más resistente a la separación, lo que significa que puede aumentar aún más el ángulo de ataque y obtener un mayor coeficiente de sustentación para la misma ala.

Ahora viene el ¿por qué?. Un generador de vórtices siempre crea resistencia, siempre, pero podría reducir el consumo de combustible del avión. ¿Cómo?

Piense en el diseño general del avión, para una condición de vuelo dada, la cantidad de sustentación generada se puede obtener con un gran coeficiente de sustentación multiplicado por la superficie del ala.

Imagine ahora que estamos diseñando el avión y hemos encontrado que la condición que está dimensionando el tamaño necesario del ala es, por ejemplo, la longitud máxima de la pista en el despegue, para reducirla necesita generar más sustentación en una velocidad específica. Para poder lograr eso, puede aumentar la superficie del ala o aumentar la sustentación máxima que puede obtener del ala, y puede lograrlo introduciendo generadores de vórtice diseñados inteligentemente para esa condición.

Más tarde se hace una compensación entre aumentar la superficie del ala (con el impacto en la resistencia y el peso) e incluir los generadores de vórtice. Entonces, aunque agregar esos generadores de vórtices agrega resistencia en comparación con un ala limpia, podría ser el caso de que en realidad esté reduciendo el consumo de combustible porque la otra alternativa es agregar más superficie alar y la solución óptima se convirtió en los generadores de vórtices.

Hay varias ubicaciones de generadores de vórtice, algunos en el plano vertical que mejoran la eficiencia del timón, otros en la superficie superior del ala, otros sobre el motor que afectan el slat durante el despegue o el aterrizaje.

Otro uso del vórtice es después de diseñar el avión como una solución rápida para resolver "problemas inesperados".

Son pequeñas cosas tipo aletas que se instalan en la superficie de las alas para fomentar el flujo laminar de aire y desalentar las pérdidas. Piense en ellos como "un seguro barato para cuando no esté monitoreando muy bien su velocidad".

Editar para futuros lectores: debe adjuntarse flujo, no flujo laminar. Consulte los comentarios a continuación para obtener una explicación.